黑龍江省玉米育種存在的問題及對策

蔣佰福牛忠林邱 磊吳麗麗靳曉春夏永偉王長溪（黑龍江省農業科學院佳木斯分院，佳木斯54007；國營湯原縣東風良種場，佳木斯54700）

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黑龍江省玉米育種存在的問題及對策

蔣佰福1牛忠林1邱 磊1吳麗麗1靳曉春1夏永偉1王長溪2
（1黑龍江省農業科學院佳木斯分院，佳木斯154007；2國營湯原縣東風良種場，佳木斯154700）

摘要：從黑龍江省育種水平、育種單位發展變化、新品種推廣形式、管理水平及知識產權保護等方面闡述了育種狀況，分析了黑龍江省品種現狀，高新育種技術應用滯后，種業規模小、科研投入少，忽視基礎研究，耕作栽培環境惡化，優良品種少等目前黑龍江省玉米育種存在的主要問題，并提出了相應對策。

關鍵詞：黑龍江省；玉米；育種；問題；對策

作為黑龍江省主要高產糧食作物，玉米種植面積對全省糧食總產頗具意義。近年來在政策和市場因素引導下，玉米種植面積逐年增加。由于玉米在單產和比較效益方面具有明顯優勢，黑龍江第三、四、五積溫帶的麥豆種植區不斷調整種植結構，增加玉米種植面積。2011年黑龍江玉米種植面積達到560萬hm2，比上年增加66．7萬hm2。產量達到267．6億kg，占全省糧食作物播種面積的47．4%，占糧食總產量的50%。在玉米等高產作物帶動下，黑龍江糧食總產達到557 億kg，成為全國產糧第一大省。2013年黑龍江省玉米種植面積達到713．18萬hm2，橫跨第一至第五積溫帶。玉米產量快速提升的同時，黑龍江省為了促進糧食生產穩定發展，提出了促進牧草產品和其他各種可利用生物資源的種植。長期以來，黑龍江省玉米一直直接作為商品糧進行運輸與銷售，附加值較低并且增加了運輸成本。近年來，為了降低成本，增加附加值，黑龍江省鼓勵玉米由糧食型產業向工業型產業發展，從農產品轉化為工業品。近年來黑龍江涌現出了以玉米為原料生產燃料酒精、食用酒精、DDGS高蛋白飼料、玉米油、食用級液體二氧化碳的中糧生化能源肇東公司、生產玉米淀粉的青岡龍鳳和生產各種玉米變性淀粉、藥用淀粉、蠟質淀粉、麥芽糖漿、玉米油、麥芽糊精等為主導產品的綏化昊天等一批玉米加工龍頭企業。隨著玉米需求的不斷擴大以及需求的多樣化，玉米育種正面臨新的機遇和挑戰。

1　黑龍江省玉米育種狀況

1.1 品種多，市場份額大

1.1.1 雜交種選育及應用 2006-2014年黑龍江省共審（認）定玉米雜交種359個，其中普通玉米331個約占92．2%，特用品種（青貯、糯、甜）玉米28個占7．8%[1]。幾個主要品種的面積變化按積溫帶劃分：一積溫帶鄭單958、先玉335、四單19；二積溫帶龍單16、龍單13、綏玉10、龍單32、鑫鑫1號、鑫鑫2號、吉單519；三積溫帶哲單37、綠單2號、綏玉7、德美亞3；四、五積溫帶德美亞1、德美亞2。二、三積溫帶以黑龍江省農業科學院和省內公司等單位選育的雜交種占主導地位，一、四、五積溫帶主要種植外資企業的玉米種子（德美亞系列號和先玉335），種植面積占全省玉米15%左右。

1.1.2 主要雜種優勢模式 21世紀以來，黑龍江省應用面積較大的玉米雜種優勢模式以改良Ried群× Mo17亞群、蘭卡斯特亞群×塘四平頭、Ried群×塘四平頭群模式為主和Mo17亞群×330亞群。改良Ried群×Mo17亞群代表品種有東農254、豐單3、豐禾10、合玉24、吉單415、龍單13、龍單28、龍單30、龍單48；蘭卡斯特群×塘四平頭群代表品種有四單19、哲單37、綠單2號；Ried群×Lancaster群為代表品種先玉335；改良Ried群×塘四平頭群代表品種鄭單958。

1.1.3 自交系的選育和基礎材料創造 黑龍江省農科院及各個科研育種單位開展了種質資源創新及改良工作，利用收集和整理的農家品種，從1956年開始在老一代玉米育種工作者主持及帶領下開始自交系選育工作，先后從地方農家種中選育出農藝性狀優良、配合力較高的自交系（一環系）樺94、克830、海014、鐵13、大黃46、英64、冬黃、甸骨11A、熊掌等。利用這些地方農家種選育出的一環系開始了二環系的選育工作，選育出東46、冬96、268、413、434、冬黃等配合力、抗逆性強，株型結構合理的二環系。同時針對低溫冷害及大斑病、絲黑穗病的發生，選育篩選出了一批芽勢強、抗大斑病和絲黑穗的自交系。采用回交轉育等方法，利用這些抗源培育出抗甸11、K10、合344等優秀的改良自交系。這些優秀的改良自交系已發展為黑龍江省早熟春玉米育種的重要種質資源和骨干自交系。近幾年來由于先鋒系及國內系的引入如鄭58、昌7-2、PH6WC、PH4CV等。這些系的育成對玉米種質遺傳基礎的拓寬和育種研究的進步作出了貢獻。

1.2 育種單位增多，不同體制的研究機構共同創新

1.2.1 不同研究機構共存 省內大學、科研院所、民營公司共存，以2014年黑龍江省預備試驗為例，參試組合873個，其中省內研究機構（農科院、農墾科學院、大學）118個，其余為各種業公司及個人755個。2015年審定玉米品種54個，其中省內研究機構（農科院、農墾科學院、大學）12個，其余為省內及國內各種業公司及個人40個，外資2個。

1.2.2 生態育種布局形成 針對不同育種目標，很多育種單位在黑龍江省不同生態區有針對性地建立了育種材料鑒定點或育種站，如五谷、登海、德農、KWS、先正達、孟山都、利瑪格蘭在黑龍江省都建立了育種站。

1.3 育種能力逐漸增強，品種更新快 由于市場份額巨大，競爭力不斷加大，育種水平明顯提高；從近幾年的預備試驗看，優良組合增多，特別是早熟育種水平逐年提高，新品種審定及推廣力度加大，市場上新品種多、面積增加快、更新速度加快，真正的良種有了更加廣闊的施展空間。

1.4 科企合作日益緊密，促進了新品種的價值提升和推廣 隨著國家政策促進成果轉化和科研單位人才流動政策的出臺，隨著育種商業化的發展，科企合作必將更加緊密，合作的速度必將加快，各種類型的種業公司加大了新品種的開發力度，合作與推廣形式多。由過去事業單位農科院、農墾科學院、大學自主開發逐漸向合作開發、有償轉讓等多種形式轉變，促進了新品種的價值提升和推廣，促進成果轉化和企業的競爭力。

1.5 加強審定及市場管理力度，為好品種的審定和推廣保駕護航 省內試驗參試組合由省種子管理站編制密碼、區域試驗DNA指紋鑒定、生產試驗和預備試驗省種子管理站統一或者監督測產，并在鑒評和審定時，對相關品種的專家和評委進行了回避制度，有效遏制了人為因素影響試驗數據的現象，為好品種的審定和推廣保駕護航。

1.6 產權意識提高，維權效果顯著 我國于1999年4 月23日正式加入國際植物新品種保護聯盟（UPOV），同日，農業部和國家林業局正式啟動實施《中華人民共和國植物新品種保護條例》，開始受理來自國內外的品種權申請。當時，本省只有黑221、克單8和龍單16等3個玉米品種提交申請[2]，2000年7月8日我國通過《中華人民共和國種子法》，該法全面地保障了植物新品種權，2014年以后我國農業品種權申請數量已經達到12111件。近年來全省品種權人在農業行政主管部門、工商、技術監督局、公安等行政機構及新聞媒體的配合下已查處侵權、假冒品種權案件20余起，挽回經濟損失100余萬元，依法維護了品種權人的合法權益[2]。

2　存在的主要問題

2.1 耐密性差，適合機收品種少 在高度機械化生產條件下，耐密性增加是美國玉米雜交種單產水平提高的主要因素之一[3]。但在我國，受育種策略和生產條件因素影響，品種改良的產量增益主要來自特殊配合力即單株產量的提高，因此，通過抗逆性育種提高單位面積種植密度是我國玉米品種改良的重要發展方向之一。在品種耐密性方面，從20世紀60年代至2000年間，美國品種的單位面積收獲穗數增加量顯著高于我國品種[4]。美國生產田播種密度為7．5萬～9．0萬株/hm2，密度在9．0萬株/hm2以上的玉米種植田以每年1%的速率在增長。并且美國玉米品種農藝性狀高度整齊（得益于優良的種子加工技術），收獲時子粒含水量低為15%～18%，莖稈堅硬、不倒伏、苞葉松散利于機械收獲[5]。黑龍江省種植密度一般為6．00萬～8．25萬株/hm2（黑龍江省第三四積溫帶種植耐密性較好早熟的德美亞系列），植株農藝性狀整齊度較先鋒、孟山都的品種差別明顯，且收獲時子粒含水量為25%～38%、植株高大、晚熟，不利于機械收獲。我國玉米品種在產量、收獲期子粒含水量、品質、農藝性狀、適應機械化等方面與國外品種仍存在較大的差距，迫切需要育種人選育新型品種以滿足我國未來規模化生產的需求[5]。

Y．Li[6]在4個地點、3種密度條件下比較了中美1960年、1980年、2000年玉米雜交種的產量增益，結果顯示先鋒公司雜交種在高密度下（67550株/hm2）獲得最高的產量增益（81kg/hm2）；中國雜交種在中等密度條件下（52500株/hm2）的產量增益最大（62kg/hm2），先鋒公司雜交種在產量與耐密性方面都顯著高于我國同時期的雜交種產量水平。

2.2 高新育種技術應用相對滯后 分子標記輔助選擇、轉基因、基因設計育種、品種與環境互作、單倍體育種和雜種優勢設計等已在先鋒公司得到了廣泛應用。我國現階段偏重于QTL、基因克隆等研究，對于先進的技術手段還在起步或摸索階段，與真正實現高效的分子標記輔助選擇育種的目標還有一定距離。黑龍江省在育種中研究和應用這些技術方面存在更大的差距。

2.3 商業意識強，科研投入少，基礎研究被忽視 玉米種子市場規模由2004年79．4億元快速增長到2013年 269億元[7]，2016年達到297億元。種業企業數量眾多，2015年全國現有持證經營企業4692家，黑龍江省356家。為爭奪種子市場，各個種子企業都在快速拓展銷售渠道，競爭開始日趨白熱化。種子企業由于激烈的競爭，企業和育種單位重點關注銷售，輕育種或不育種，更不要說中長期育種目標、周期長的群體輪回選擇和種質創新等，我國種質資源改良、育種方法、技術創新等基礎性、公益性研究薄弱。全國40萬份種質資源，經過科研作出全面評價的只有5000份[8]。

2.4 耕作栽培環境惡化，兼抗、多抗品種較少 黑龍江省目前多采取土地1～5年短期分散承包使用制，土地承包人只注重當年收益，沒有深松旋土、培肥地力等長期計劃，造成土壤肥力下降、土壤結構破壞、犁底層加厚耕層變淺；不注重水土流失防護治理和土地的養護造成水土流失和土壤板結；常年連作玉米水稻以及受自然災害時有發生的影響，耕作栽培環境日漸惡化。1990年以后，玉米絲黑穗病為害嚴重，感病品種發病率在7%以上，重者達到62%。近年來由于種子包衣以及抗病品種的選育使得發病率有所下降；1997年、2004年和2015年發生的嚴重旱災，致使20萬hm2以上玉米幾乎絕收；2010年洪災絕收5萬hm2。日益頻發的自然災害以及惡劣的自然條件對新品種的選育提出了新的要求。

“七五”至“十二五”期間全省共審定推廣玉米品種596個，其中，“七五”期間22個“，八五”期間39個，“九五”期間30個，“十五”期間90個，“十一五”期間197個，“十二五”期間218個。雖然審定的品種數量多，但是突出的品種少。

2.5 “水苞米”現象頻出 “水苞米”是黑龍江省比較普遍的問題，近幾年越發嚴重。一是早春低溫干旱和生育期間低溫干旱造成晚播和生長速度延緩，直接影響玉米的正常成熟，致使玉米收獲時水分偏高。二是為了追求產量致使黑龍江省新選育品種生育期延長，吉林品種生育期較黑龍江省長，產量高，導致部分農戶盲目引進吉林晚熟品種，另外黑龍江省玉米收購企業和加工企業較多，收獲季節收購玉米不扣水、不去雜，導致干糧品質差。

2.6 部分農民認知能力差，新品種潛力難以挖掘 現代農業生產管理已經進入精耕細作時期，每一個新品種的推出都有相應的配套農業技術。同一品種在不同土壤肥力條件下種植的密度也不同，“肥地宜密，薄地宜稀”。不同品種播種密度更不相同。種植戶不能很好地把握這一原則，不同地塊與品種都采用同一密度標準播種[4]，這是對種植密度的一種錯誤思維方式。更有部分種植戶在生產中一塊地種5、6個品種，收獲時混收混脫，造成后期追肥、施藥等栽培模式不匹配以及子粒商品品質下降。

2.7 種業規模小，研發能力差，套牌嚴重 目前全國現有持證經營企業4692家，黑龍江省356家。在4692家種業中注冊資本超過3000萬元只有200多家，絕大多數種子企業沒有品種研發能力或者研發能力薄弱，其中前十強種子企業中種、登海、隆平、敦煌、德農、遼寧東亞、奧瑞金、墾豐、屯玉、豐樂僅占國內種子市場份額的13%。然而先鋒公司每年始終投入不少于銷售額10%的資金用于種子研發，在中國有9個研究站，將來還要在更多的區域建更多類似的研究中心。我國種子企業年研發投入超過1000萬元人民幣的屈指可數。我國種子企業目前的現狀是：企業多（大型企業少）、小（注冊資本超過3000萬元只有200多家）、弱（研發能力弱，突出品種少），并且個別種業產權意識差，存在著套牌現象，嚴重擾亂了正常的育種秩序。

2.8 外（合）資企業品種強勢進入，面積增長迅速 美國先鋒公司研發的玉米品種先玉335已成為黑龍江省第一積溫帶主栽品種，2013在黑龍江省種植面積達到39．05萬hm2。德國KWS公司研發的德美亞系列玉米品種成為黑龍江省第三、四積溫帶主栽品種，德美亞1號種植62．10萬hm2，德美亞2號種植22．91萬hm2，德美亞3號種植11．11萬hm2。占黑龍江省玉米實際種植面積的19%，直接沖擊了國產種子的市場份額。孟山都、利瑪格蘭在黑龍江省也建立了育種站，準備爭奪市場份額。

3　主要應對措施

3.1 明確研究方向，培育精優品種 2014年雜交玉米種子總需求量為11．6億～12．1億kg，總供給達19．3億～19．8億kg，期末剩余7．2億～8．2億kg，高庫存壓力的解決方案就是選育適應農業發展新方向的耐密植、適宜機械化的玉米新品種。一是注重耐密、適宜機械化種質資源的創新與利用，選育與鑒定過程中實行高密度篩選（選系材料F2、F3采用1．2萬～1．5萬株/hm2，鑒定采用7．5萬～9．0萬株/hm2）；二是多環境、強壓力選育，提高抗逆性（多點、高強度檢測可以提高試驗的準確性，篩選出高產穩產組合）；三是注重品種選育與栽培技術研究的合作。

適應全程機械化生產的玉米品種要求種子質量發芽率達到95%以上；收獲時子粒含水量15%～25%；農藝性狀整齊度高、莖稈堅硬，不倒伏（倒伏率低于5%），利于機械收獲。

3.2 常規育種技術與高新育種技術緊密結合 將分子標記輔助選擇、轉基因、基因設計育種、品種與環境互作、單倍體育種和雜種優勢設計等現代高效玉米育種技術與數據化常規育種有機結合，提升傳統的經驗選擇效率，解決優良品種育成速度慢、篩選難度高的關鍵問題，推動傳統的“經驗育種”向高效的“設計育種”轉變。

3.3 加大種質改良創新力度，解決資源匱乏和遺傳基礎狹窄的瓶頸 具體做好以下幾項工作：異域種質材料的引進、擴增與創新利用，我國玉米應用性基礎種質類型偏少，研究表明到20世紀末，在45類美國基礎種質類型中，有23類種質（A237、AB8Y、Boone County、Coker616、DK56、Dockendorf101、FSOP、G16Y、GE440、Goldengate、Laguna open pollinated、LE、Longfellow Flint、M41Y、Maryland Yellow Dent、MHW、Midland、Northwestern Dent、Prolific Composite、TGCR28、U886、US558W、Wilson Farm Reid）從未應用于我國玉米育種；同時還發現，與美國近代雜交種（先鋒雜交種）相比，中國品種含有較低組份的Argentinean Maize Amargo、FCOP、Iodent、Leaming、Osterland Yellow Dent、Reid Yellow Dent遺傳組分[5]。

黑龍江省玉米育種工作起步較其他省份晚，并且位于我國最北端，獨特的地理氣候條件，使得種質資源更少，國外和國內其他省份的玉米自交系絕大多數難以在黑龍江省玉米育種上直接利用，生產上應用的玉米品種其親本都源于少數幾個骨干自交系（Mo17、K10、甸骨11A、黃早四），再加之玉米雜交種的迅速推廣，許多地方品種被取代，原有種質資源不斷出現流失，導致黑龍江省玉米種質資源相對于其他國家和省份更為狹窄，極大地制約了黑龍江省突破性玉米新品種的產生和玉米生產的發展[9]。

3.4 多環境選育，全面提升新品種抗逆性和適應性實施異地多年多點鑒定、高強度脅迫、人為模擬病蟲害等生物逆境和非生物逆境相結合的選育手段，準確鑒定新組合的各項生物學特性，篩選具有較好抗逆性和適應性的新品種。

3.5 加強雜種優勢群和雜優模式研究利用 只有從理論上明確黑龍江省玉米種質的遺傳基礎和雜交模式，才能在實踐中有目的地改良與創新玉米育種種質資源，遺傳基礎更加豐富，從而有利于選出骨干系，配制強優勢組合，提高育種效率[10]。黑龍江省應以黃改群、改良瑞德、蘭卡斯特群為骨干群體，導入地方外源種質優良基因，拓寬遺傳基礎。在蘭卡斯特群×塘四平頭群、瑞德群×蘭卡斯特群、改良瑞德群×塘四平頭群的基礎上，發展黑龍江省玉米雜種優勢模式。

3.6 加大執法力度 加大品種權保護與執法力度，加重品種侵權人懲罰力度，使商業育種在有序的前提下穩健的成長。

參考文獻

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[2]張瑞英．黑龍江省農業植物新品種保護的現狀、問題及對策．黑龍江農業科學，2004（2）：27-29

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[9]劉長華．加拿大玉米群體雜交選系性狀評價、遺傳多樣性及雜種優勢研究．哈爾濱：東北農業大學，2010

[10]王立豐．黑龍江省主要玉米自交系的類群劃分．哈爾濱：東北農業大學，2002

收稿日期：（2016-01-19）

通信作者：靳曉春